“海洋石油118”單點(diǎn)系泊系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)

李 達(dá)，白雪平，易 叢

(中海油研究總院，北京 10028)

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“海洋石油118”單點(diǎn)系泊系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)

李 達(dá)，白雪平，易 叢

(中海油研究總院，北京 10028)

根據(jù)南海恩平24-2油田海域的特點(diǎn)，確定“海洋石油118”FPSO系泊系統(tǒng)方案采用帶可解脫裝置的臺(tái)風(fēng)期不解脫型內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)系泊系統(tǒng)。針對(duì)近年來南海海域日益惡劣的風(fēng)、浪和流等海洋環(huán)境條件、南海海域的環(huán)境條件分布和入級(jí)要求，確定了單點(diǎn)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)。針對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，從波浪特性研究出發(fā)，提出可行的解決辦法，總結(jié)南海海域內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的研究思路和方法，推薦單點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提出今后南海內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)技術(shù)工作建議。

南海海域；浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置；內(nèi)轉(zhuǎn)塔；單點(diǎn)系泊系統(tǒng)；海洋環(huán)境條件

20世紀(jì)80年代以來，南海海域北部大陸架的陸坡油氣田經(jīng)成功勘探發(fā)現(xiàn)后，陸續(xù)進(jìn)入油氣田開發(fā)和油氣開采階段。到目前為止，南海海域油氣田已經(jīng)歷了近30年的勘探開發(fā)實(shí)踐，陸續(xù)在南海北部陸坡建成文昌、番禺、惠州、陸豐、流花等一系列300 m水深以內(nèi)的油田群，形成了成熟的開發(fā)模式。其中，固定平臺(tái)加浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置(floating production storage and offloading system, FPSO)的獨(dú)立開發(fā)模式在南海油田開發(fā)中應(yīng)用最廣泛。

恩平24-2油田所在海域水深86-96 m。根據(jù)油田地理位置、環(huán)境條件特點(diǎn)及油藏開發(fā)參數(shù)，確定采用如下設(shè)施。

1)新建1座鉆采平臺(tái)(EP24-2DPP)，平臺(tái)帶模塊鉆機(jī)、一級(jí)工藝及二級(jí)水處理設(shè)施。

2)新建1條FPSO——“海洋石油118”FPSO，F(xiàn)PSO帶電站、三級(jí)原油處理設(shè)施。

3)新建1條海底混輸管道，將平臺(tái)上處理得到的含水30%油氣水混輸至FPSO進(jìn)一步處理。

4)新建1條海底復(fù)合電纜，從FPSO向固定平臺(tái)供電，以及實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與FPSO間通信。

恩平24-2油田開發(fā)示意圖如圖1所示。

圖1 恩平24-2油田開發(fā)示意

“海洋石油118”FPSO位于EP24-2DPP平臺(tái)西北2.2 km處。FPSO所在區(qū)域水深為87 m，F(xiàn)PSO具備定位系泊、油氣水生產(chǎn)處理、原油儲(chǔ)存、原油計(jì)量外輸?shù)裙δ?，海洋石?18船體主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)和參數(shù)見表1。

表1 海洋石油118船體主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)和參數(shù)

由于南海風(fēng)、浪和流等環(huán)境條件極為惡劣，且環(huán)境條件的方向性不明顯，結(jié)合南海海域多年的開發(fā)實(shí)踐，單點(diǎn)系泊系統(tǒng)由于其具備可360°自由轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)向標(biāo)效應(yīng)，成為海洋石油118定位系泊系統(tǒng)的惟一選擇，F(xiàn)PSO效果圖如圖2所示。內(nèi)轉(zhuǎn)塔形式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)由于具備在南海海域操作維護(hù)經(jīng)驗(yàn)豐富、適應(yīng)極端海況能力強(qiáng)、通道數(shù)量限制低等優(yōu)勢(shì)，被確定為海洋石油118的單點(diǎn)系泊形式。

圖2 海洋石油118 FPSO效果圖

近年來，南海海域臺(tái)風(fēng)頻發(fā)，其強(qiáng)度和頻率相比以往更加惡劣，近期發(fā)生的臺(tái)風(fēng)樣本不斷充實(shí)到新的環(huán)境條件統(tǒng)計(jì)中，極端環(huán)境條件統(tǒng)計(jì)結(jié)果呈現(xiàn)日益惡化的趨勢(shì)，百年一遇最大波高相比幾年前的統(tǒng)計(jì)值增加了5%。根據(jù)以往南海海域的FPSO操作經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際發(fā)生的環(huán)境條件超出原設(shè)計(jì)極端環(huán)境條件的事例也時(shí)有發(fā)生，給油氣生產(chǎn)帶來了重大的安全挑戰(zhàn)，對(duì)單點(diǎn)系泊系統(tǒng)造成的影響尤其明顯。單點(diǎn)系泊系統(tǒng)在極端環(huán)境條件下的失效通常可造成數(shù)億、甚至數(shù)十億元的直接經(jīng)濟(jì)損失，失效造成的停產(chǎn)同時(shí)還造成巨大的間接經(jīng)濟(jì)損失。在單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的實(shí)際生產(chǎn)操作過程中，系泊鋼纜磨損斷絲現(xiàn)象較為普遍，當(dāng)部分系泊鋼纜因?yàn)槟p斷絲而失效時(shí)，油田開發(fā)設(shè)施安全保障就成為挑戰(zhàn)。

單點(diǎn)系泊系統(tǒng)如何在控制工程投資成本的前提下，更好地適應(yīng)日益惡化的極端環(huán)境條件、提高單點(diǎn)系泊系統(tǒng)在生產(chǎn)操作中的可靠性、有效降低因單點(diǎn)問題而造成停產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)或損失的可能性，是南海海域單點(diǎn)系泊系統(tǒng)研究和設(shè)計(jì)過程中必須解決的難題。為此，在借鑒以往項(xiàng)目成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從“海洋石油118”FPSO內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)系泊系統(tǒng)研究和設(shè)計(jì)工作出發(fā)，進(jìn)行技術(shù)論證和設(shè)計(jì)分析工作，提出解決辦法。

1 單點(diǎn)選型

“海洋石油118”內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)系統(tǒng)總體方案的研究比選主要從工程投資、安全可靠性、生產(chǎn)操作便利、海上安裝和油田投產(chǎn)工期等方面展開，比選匯總見表2，最終推薦采用帶解脫裝置的臺(tái)風(fēng)期不解脫內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)系泊系統(tǒng)作為海洋石油118單點(diǎn)總體方案，解脫時(shí)間為1～3 d。

表2 海洋石油118單點(diǎn)比選匯總表

不帶解脫裝置的臺(tái)風(fēng)期不解脫型單點(diǎn)(方案2B)雖然投資最低，但其方案未得到推薦，主要是基于幾點(diǎn)考慮。

1)從單點(diǎn)海上安裝角度。在FPSO到達(dá)油田現(xiàn)場(chǎng)后，不帶解脫裝置的單點(diǎn)的每一根系泊纜以及立管、動(dòng)態(tài)電纜等均需要單獨(dú)與FPSO進(jìn)行連接，連接工作需要大量的持續(xù)好天氣時(shí)間。由于南海海域10月份開始進(jìn)入冬季季風(fēng)氣候，很難滿足連續(xù)2～3周持續(xù)氣候窗的要求。

2)從油田投產(chǎn)時(shí)間角度。由于FPSO建造和回接等工作是油田投產(chǎn)的關(guān)鍵路徑，相比其他方案，F(xiàn)PSO回接工作時(shí)間長(zhǎng)約20 d(不計(jì)天氣影響)，直接導(dǎo)致油田投產(chǎn)時(shí)間較其他方案晚20 d以上，對(duì)油田投產(chǎn)影響太大。

3)從安全角度。規(guī)范對(duì)于系泊纜的破斷要求是單根纜破損后仍要保證其安全性，根據(jù)海上操作經(jīng)驗(yàn)，單根纜破損的情況時(shí)有發(fā)生，當(dāng)單根纜破損后，系泊系統(tǒng)解脫困難，其抵御臺(tái)風(fēng)的能力就大大降低，一旦超出設(shè)計(jì)條件，系泊系統(tǒng)就極可能發(fā)生失效，導(dǎo)致災(zāi)難性的后果，相比帶解脫裝置的系泊系統(tǒng)的安全性差了很多。

4)從生產(chǎn)操作角度。由于解脫和回接工作量巨大，任何一次FPSO解脫塢修將導(dǎo)致油田停產(chǎn)時(shí)間增加約1個(gè)月，停產(chǎn)損失相對(duì)較大。

臺(tái)風(fēng)解脫型內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)(方案1)的投資高、且每年停產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，且其安全可靠性相比方案2A無顯著提高，還存在來不及撤離的風(fēng)險(xiǎn)，故該方案未被推薦采用。

從近10年南海FPSO生產(chǎn)和操作經(jīng)驗(yàn)來看，帶解脫裝置的臺(tái)風(fēng)期不解脫型單點(diǎn)有了較為成熟的使用經(jīng)驗(yàn)，綜合比選分析后，推薦海洋石油118采用帶解脫裝置的臺(tái)風(fēng)期不解脫型內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)。當(dāng)發(fā)生系泊纜破斷或船體需要維修等特殊情況時(shí)時(shí)，系泊系統(tǒng)解脫，動(dòng)態(tài)電纜、立管隨單點(diǎn)浮筒沉入水下，船體撤離。

根據(jù)恩平24-2油田開發(fā)方案，單點(diǎn)液體滑環(huán)數(shù)量確定為2用1備；根據(jù)油田生產(chǎn)安全和海域基礎(chǔ)資料搜集的需求，設(shè)置1套在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)風(fēng)、浪和流環(huán)境條件、FPSO運(yùn)動(dòng)軌跡以及單點(diǎn)系泊纜的受力，為生產(chǎn)維護(hù)提供指導(dǎo)，為以后項(xiàng)目積累原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 單點(diǎn)設(shè)計(jì)條件和準(zhǔn)則

2.1 設(shè)計(jì)極端環(huán)境條件選擇

對(duì)于深水平臺(tái)，普遍的做法是采用百年一遇作為極端環(huán)境條件，千年一遇作為生存條件(完整工況安全系數(shù)為1.0)。這種采用“操作條件-極端條件-生存條件”的設(shè)計(jì)理念俗稱“三點(diǎn)設(shè)計(jì)”理念。應(yīng)該說，提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的做法可以起到有效應(yīng)對(duì)系泊系統(tǒng)失效風(fēng)險(xiǎn)的作用。

同時(shí)，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則也與環(huán)境條件基礎(chǔ)本身高度相關(guān)，目前國(guó)內(nèi)南海海況給出的極端環(huán)境條件表明，千年一遇海況比百年一遇海況有義波高提高13.8%，這與國(guó)外“三點(diǎn)設(shè)計(jì)”理念里所采用的環(huán)境條件變化趨勢(shì)不同，墨西哥灣千年一遇比百年一遇環(huán)境條件有義波高提高25%以上，其他海域的趨勢(shì)也與墨西哥灣接近。因此，如在南海采用“三點(diǎn)設(shè)計(jì)”理念進(jìn)行系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)，當(dāng)百年一遇完整工況系泊纜安全系數(shù)為1.67時(shí)，其千年一遇的安全系數(shù)通常在1.2～1.3之間，萬年一遇的安全系數(shù)在1.1～1.2之間，均明顯高于業(yè)界1.0安全系數(shù)的要求，這將導(dǎo)致“三點(diǎn)設(shè)計(jì)”理念不可行，也就是生存條件對(duì)于目前的南海環(huán)境條件不具現(xiàn)實(shí)意義。如何選擇極端條件，就成為需要解決的問題。南海FPSO操作經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)表明，在南海用百年一遇設(shè)計(jì)環(huán)境條件無法滿足系泊系統(tǒng)安全操作的需求。根據(jù)恩平海域的環(huán)境條件，200年一遇(13.5 m)和500年一遇(14.2 m)分別比百年一遇的有義波高(13.0 m)提高3.8%和9.2%。

基于南海近年極端環(huán)境條件有逐漸惡化的趨勢(shì)，以及南海FPSO操作經(jīng)驗(yàn)，“海洋石油118”單點(diǎn)按照百年一遇和五百年一遇極端條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。百年一遇須嚴(yán)格遵循規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，而五百年一遇設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合南海的實(shí)際情況考慮波陡限制條件、系泊系統(tǒng)腐蝕速度等參數(shù)，以便提高設(shè)計(jì)環(huán)境后，通過科學(xué)設(shè)計(jì)，有效控制系泊系統(tǒng)投資增加。

2.2 環(huán)境條件相對(duì)角度組合

對(duì)于單點(diǎn)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，風(fēng)、浪和流組合，以及波高和周期的關(guān)系，與單點(diǎn)工程投資關(guān)系巨大。在沒有完整的海域風(fēng)浪流相關(guān)性數(shù)據(jù)時(shí)，需遵循規(guī)范對(duì)系泊分析選取的極端條件下風(fēng)、浪和流組合條件的要求，各規(guī)范的要求見表3。

表3 規(guī)范規(guī)定的極端條件風(fēng)浪流組合

由表3可見，BV船級(jí)社對(duì)風(fēng)浪流的組合要求最高。BV規(guī)范除對(duì)夾角有要求外，當(dāng)其中一個(gè)環(huán)境要素主導(dǎo)時(shí)，其他要素可以根據(jù)海域?qū)嶋H環(huán)境條件或規(guī)范進(jìn)行折減。從恩平油田海域的惡劣環(huán)境條件現(xiàn)有數(shù)值模型分析得出：風(fēng)和浪的相關(guān)性較好，夾角范圍較窄，而風(fēng)和流，以及波和流的相關(guān)性相對(duì)較差?？紤]到數(shù)值模型里分析得到的風(fēng)和流，以及浪和流的夾角樣本相對(duì)發(fā)散，但基本集中在-90°～90°之間，經(jīng)過研究和船級(jí)社招標(biāo)后確定，系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)以BV規(guī)范為基礎(chǔ)，即百年一遇(入級(jí)強(qiáng)制要求)和五百年一遇極端環(huán)境條件組合均采用BV船級(jí)社規(guī)范的要求。

2.3 波浪敏感性分析參數(shù)

BV規(guī)范在設(shè)計(jì)極端環(huán)境條件除了有方向組合的要求外，還有敏感性分析的要求。如果波浪是控制參數(shù)時(shí)，要求考慮±15%譜鋒(或跨零)周期敏感性，但波浪可以適當(dāng)根據(jù)波陡限制而調(diào)整。由于南海波浪條件極為惡劣，通常波浪都是系泊系統(tǒng)分析的控制參數(shù)。根據(jù)南海的波浪特性以及以往南海系泊系統(tǒng)分析報(bào)告，經(jīng)常出現(xiàn)-15%譜鋒(或跨零)周期產(chǎn)生更大的低頻力的情況，可能導(dǎo)致最大系泊力增加10%～20%，從而可能導(dǎo)致工程投資增加數(shù)千萬元，因此對(duì)于敏感性分析的數(shù)據(jù)應(yīng)力求更加科學(xué)。從提高系統(tǒng)可靠性、科學(xué)設(shè)計(jì)的角度確定敏感性分析原則：百年一遇極端條件敏感性分析與以往項(xiàng)目一樣，不考慮波陡限制；五百年一遇極端條件敏感性分析遵循公認(rèn)的波浪破碎準(zhǔn)則，滿足理論上的波陡(最大波高對(duì)應(yīng)的波陡不超過1/7)限制要求，最大有效波高滿足如下條件：

(1)

式中：HSM——最大有效波高；

TZ——跨零周期(與譜鋒周期按照規(guī)范換算)；

DSS——通常取3 h(10 800 s)。

這樣，當(dāng)考慮五百年一遇-15%譜鋒(或跨零)周期敏感性分析時(shí)，根據(jù)BV規(guī)范推薦做法并征得BV船級(jí)社同意，波高根據(jù)波陡限制可折減12.7%，波高由14.2 m降低為12.4 m。此外，考慮到單點(diǎn)作業(yè)海域各方向極值環(huán)境條件的差異，在設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)考慮了環(huán)境條件的方向性。

2.4 設(shè)計(jì)年限和腐蝕裕量

考慮到海洋石油118是恩平油田區(qū)域的中心設(shè)施，其不僅為恩平24-2油田服務(wù)，也為潛在的周邊油田開發(fā)服務(wù)，另外，恩平海域系泊纜疲勞通常不是突出問題(2 m以下有效波高比例約90%)，為盡量避免在生產(chǎn)過程中更換系泊纜而帶來的昂貴工程費(fèi)用，系泊纜及相應(yīng)的受力結(jié)構(gòu)(包括樁、系泊浮筒結(jié)構(gòu)和主軸承)按照30年設(shè)計(jì)年限設(shè)計(jì)。

不同規(guī)范的腐蝕裕量要求見表4。由表4可見，BV規(guī)范最為嚴(yán)格。事實(shí)上，根據(jù)南海操作維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，錨鏈腐蝕問題并不嚴(yán)重。綜合規(guī)范規(guī)定、考慮南海使用經(jīng)驗(yàn)等因素，確定了錨鏈腐蝕裕量的考慮原則：百年一遇條件按入級(jí)船級(jí)社(BV)進(jìn)行設(shè)計(jì)，五百年一遇按每年0.3 mm設(shè)計(jì)，根據(jù)要求定期檢測(cè)，腐蝕達(dá)到更換條件時(shí)及時(shí)更換。

表4 各國(guó)規(guī)范對(duì)腐蝕裕量的要求 mm/年

2.5 其他設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

各系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范都有幾乎相同的安全系數(shù)要求，系泊系統(tǒng)分析采用動(dòng)力方法，完整狀態(tài)的安全系數(shù)須不小于1.67，破損狀態(tài)安全系數(shù)不小于1.25。

海洋石油118遵循以往南海FPSO的操作經(jīng)驗(yàn)，在臺(tái)風(fēng)來臨前，油田停止生產(chǎn)，人員撤離，海底管線完成置換，主電站停止運(yùn)行?？紤]到動(dòng)態(tài)立管和動(dòng)態(tài)電纜在安全需求上比系泊系統(tǒng)稍低，動(dòng)態(tài)立管和動(dòng)態(tài)電纜只需滿足規(guī)范最低要求，即百年一遇極端環(huán)境條件即可。綜合考慮到南海海域環(huán)境條件分布，以及工程船的操作限制環(huán)境條件，單點(diǎn)的解脫和回接限制環(huán)境條件為有效波高2 m，1分鐘平均風(fēng)速10 m/s，表層流速為0.5 m/s，其對(duì)應(yīng)的可操作概率約為80%。

其他設(shè)計(jì)準(zhǔn)則遵循入級(jí)規(guī)范要求。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系泊纜布置

對(duì)于恩平24-2FPSO而言，由于水深僅87 m，接近內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)所適用的最淺水深極限，這給單點(diǎn)和立管系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來挑戰(zhàn)：①系泊纜懸鏈線效應(yīng)極不明顯，在惡劣臺(tái)風(fēng)條件作用下，其恢復(fù)力較難滿足；②立管和電纜系統(tǒng)由于水深淺，而且要兼顧FPSO最偏移下的連接工況和FPSO解脫后浮筒入水2個(gè)主要工況，其立管構(gòu)造非常難實(shí)現(xiàn)。根據(jù)初步的立管形態(tài)分析，其對(duì)FPSO偏移非常敏感，且立管與電纜間存在碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，考慮到立管系統(tǒng)的不確定性和技術(shù)難度。為了避免在設(shè)計(jì)立管在技術(shù)上的難度，在選擇系泊纜方位時(shí)，朝著有利于立管系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方向，即最極端環(huán)境條件方向來自于In-line方向，如圖3所示，最惡劣海況是來自正東向的風(fēng)浪流。

圖3 海洋石油118系泊纜布置示意

由于采用方向性設(shè)計(jì)，東向的風(fēng)浪流條件明顯比西向的要惡劣，導(dǎo)致東向(A組)的系泊纜比西北(C組)和西南(B組)兩組系泊纜要長(zhǎng)。通過加長(zhǎng)A組系泊纜，降低系泊纜的軸向剛度來降低系泊纜剛度，以保證系泊纜受力滿足規(guī)范要求。

3.2 系泊分析

系泊分析考慮8個(gè)主要波浪方向，按照方向性設(shè)計(jì)，風(fēng)、浪和流間夾角遵循入級(jí)規(guī)范(BV)，以及波浪周期的敏感性。FPSO考慮裝載工況(壓載、50%裝載、75%裝載,以及滿載)。系泊分析考慮完整工況和單根纜破斷工況，極端條件分別考慮五百年一遇和百年一遇臺(tái)風(fēng)工況。

分析所采用的水動(dòng)力系數(shù)通過頻域方法結(jié)合模型試驗(yàn)計(jì)算求得，系泊分析采用時(shí)域分析方法。在進(jìn)行深入系泊分析前，首先在360°范圍內(nèi)以各種風(fēng)浪流夾角進(jìn)行進(jìn)行系泊分析結(jié)果的初步搜索，每個(gè)工況模擬3 h。根據(jù)初步搜索結(jié)果，選出相對(duì)惡劣的工況，針對(duì)每個(gè)工況進(jìn)行不少于30個(gè)波浪種子的詳細(xì)系泊分析，30組波浪種子對(duì)應(yīng)系泊分析結(jié)果的平均值作為系泊系統(tǒng)受力和FPSO船體運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)值。進(jìn)行單根纜破斷分析時(shí)，選擇系泊纜受力最大和受力第二大的系泊纜分別破斷進(jìn)行單根纜破斷系泊分析。

根據(jù)給定的環(huán)境條件和規(guī)范要求，進(jìn)行系泊系統(tǒng)分析，確定了系泊鋼纜、錨鏈以及配重塊的分布，也就是單根纜的構(gòu)造，每組系泊纜從錨端開始，分別是錨鏈-下鋼纜-調(diào)整錨鏈-配重錨鏈-上鋼纜構(gòu)成，每組系泊纜數(shù)量為4根，錨鏈的直徑為157 mm(R3S級(jí))，鋼纜直徑為131 mm，每根纜配重塊的總重量約為70 t。

根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，百年一遇完整工況下系泊纜最小安全系數(shù)為1.77，五百年一遇的最小安全系數(shù)為1.68(均大于規(guī)范要求的1.67)。設(shè)計(jì)五百年一遇比百年一遇系泊力增加約9.6%，也就是說，系泊錨鏈和鋼纜較百年一遇加粗4 mm左右。可以說，通過盡可能少的投資增加，大幅度提高了系泊系統(tǒng)的安全可靠性。

3.3 立管和動(dòng)態(tài)電纜布置

立管和動(dòng)態(tài)電纜設(shè)計(jì)需要綜合考慮立管和電纜數(shù)量、水深、FPSO最大偏移等因素，對(duì)于水深較淺的海域，如恩平24-2油田海域，由于其FPSO在系泊系統(tǒng)破斷工況下偏移量大(約38 m)及單點(diǎn)具有可解脫功能，其立管和動(dòng)態(tài)電纜形態(tài)中，只有陡波型(steep-wave)能滿足要求，由于立管和電纜對(duì)海底的作用力要求高，需要設(shè)置海底基盤。

3.4 配重塊設(shè)計(jì)

南海以往設(shè)計(jì)的配重塊均為軸向受拉固定，但其存在著螺栓上螺帽振動(dòng)脫落的問題，致使南海FPSO配重塊存在較嚴(yán)重的丟失現(xiàn)象，有的甚至丟失達(dá)60%以上。針對(duì)該問題，“海洋石油118”FPSO在配重塊設(shè)計(jì)上進(jìn)行了改進(jìn)，新形式的配重塊見圖4。該配重塊通過螺栓穿入錨鏈，受力以抗剪切為主，很大程度避免了以往的問題。同時(shí)，由于配重塊存在的偏心問題，有效避免了安裝時(shí)錨鏈扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)生。

圖4 新型式配重塊

4 結(jié)束語

1)綜合單點(diǎn)工程投資、安全可靠性、生產(chǎn)操作便利、海上安裝和油田投產(chǎn)工期等因素，帶可解脫裝置的臺(tái)風(fēng)期不解脫型內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)系泊系統(tǒng)仍然是目前為止南海FPSO單點(diǎn)的最佳解決方案。

2)“海洋石油118”FPSO單點(diǎn)采用五百年一遇和百年一遇極端設(shè)計(jì)環(huán)境條件，有助于應(yīng)對(duì)南海海域日益惡劣的環(huán)境條件，以及油公司日益提高的生產(chǎn)安全要求。在提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)境條件組合、波浪形成機(jī)理、腐蝕余量等方面進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)安全可靠性大幅度提高、但工程投資不大幅增加的目標(biāo)。

3)鑒于單點(diǎn)設(shè)計(jì)極端環(huán)境條件準(zhǔn)則與工程投資和設(shè)施安全可靠性高度相關(guān)，建議針對(duì)具體海域及其環(huán)境條件進(jìn)行科學(xué)分析，確定適宜的極端環(huán)境條件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

4)鑒于目前南海海域環(huán)境條件基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏，可能導(dǎo)致系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)的盲目保守，建議加強(qiáng)環(huán)境條件監(jiān)測(cè)和研究工作，從環(huán)境條件方向相關(guān)性、波浪譜特性、風(fēng)浪流的形成機(jī)理、極值條件數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等方面開展研究工作，提高系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的針對(duì)性，從而有效降低工程投資。

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[2] BUREAU VERITAS. Classification of mooring systems for permanent offshore units[S].BV-NI493, 2012.

[3] ABS. Floating production installations[S]. 2004.

[4] DNV. Position mooring[S]. DNV-OS-E301, 2004.

Selection and Design on Single Point Mooring System of HYSY118 FPSO

LI Da, BAI Xue-ping, YI Cong

(CNOOC Research Institute, Beijing 100028, China)

In light of the characteristics in Enping 24-2 oil field, the proposal of the single point mooring system for the HYSY118 FPSO was confirmed, the internal turret type mooring system with disconnectable function which need not be disconnected in typhoon condition. For the increasing terrible wind, wave, current and other offshore environmental conditions at south China sea in recent years, and classification requirements, the standards and rules of SPM design and the homologous design parameters are determined. On the basis of above, this paper summarizes the research idea and method of the single point mooring system in south China sea, recommends the standard of SPM system design, proposes some valuable proposals on the technical work of the subsequent internal turret mooring system.

south China sea; FPSO; internal turret; single point mooring system; offshore environmental condition

10.3963/j.issn.1671-7953.2016.05.041

2016-01-22

李 達(dá)(1979—)，男，碩士，高級(jí)工程師

U674.38

A

1671-7953(2016)05-0166-06

修回日期：2016-02-25

研究方向:浮體結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)及安裝分析

E-mail:lida@cnooc.cm.cn